Neutronenexperimenten bij het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) van het Department of Energy (DOE) hebben kritische inzichten opgeleverd in de structurele stoornis in botten die de botkwaliteit beïnvloedt en tot fracturen kan leiden. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, onthult hoe de rangschikking van minerale bloedplaatjes in botten hen hun sterkte en flexibiliteit geeft, en hoe deze eigenschappen worden beïnvloed door ziekte, veroudering en osteoporose.

Botten zijn samengesteld uit een complexe samenstelling van minerale en eiwitcomponenten, en de organisatie van deze componenten op nanoschaalniveau speelt een cruciale rol in de botfunctie en sterkte. Botweefsel wordt voortdurend vernieuwd, waarbij oud botweefsel wordt afgebroken en nieuw weefsel wordt gevormd. Naarmate mensen ouder worden, kan het evenwicht tussen deze twee processen verstoord raken, wat leidt tot verlies van botmassa en een verhoogd risico op fracturen.

Het onderzoeksteam, geleid door Dr. Christopher Rau en Dr. Richard LeSar van ORNL, gebruikte neutronenverstrooiingstechnieken om de structuur van botweefsel op nanoschaal te bestuderen bij gezonde individuen en individuen met osteoporose. Neutronenverstrooiing is een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de structuur van materialen, omdat neutronen diep in monsters kunnen doordringen zonder deze te beschadigen, waardoor het ideaal is voor het bestuderen van biologische weefsels.

Uit de experimenten bleek dat gezond botweefsel een zeer georganiseerde rangschikking van minerale bloedplaatjes heeft, die in een regelmatig patroon zijn gerangschikt, waardoor het bot zijn kracht en flexibiliteit krijgt. Bij osteoporose zijn de minerale bloedplaatjes minder goed georganiseerd, wat leidt tot een vermindering van de botsterkte.

Uit de studie bleek ook dat de organisatie van minerale bloedplaatjes wordt beïnvloed door het type collageen dat in het botweefsel aanwezig is. Collageen is een eiwit dat het raamwerk vormt voor botweefsel, en de structuur en samenstelling ervan kunnen de organisatie van minerale bloedplaatjes beïnvloeden. De bevindingen suggereren dat het richten op collageen een potentiële therapeutische strategie zou kunnen zijn om de botkwaliteit te verbeteren en het risico op fracturen te verminderen.

Over het geheel genomen biedt de studie belangrijke inzichten in de structuur van botweefsel op nanoschaal en hoe deze wordt beïnvloed door ziekte en veroudering. De resultaten zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor osteoporose en andere botziekten die de botkwaliteit en sterkte beïnvloeden.